张竞
,
黄培
材料导报
差示扫描量热仪(DSC)是研究环氧树脂固化动力学的有效手段,获得动力学参数的方法分为模型拟合法和非模型拟合法2类.模型拟合法的关键在于确定动力学三因子,即反应模型、指前因子和活化能;其拟合过程需要事先选择模型及模型参数,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数差别较大,无法通过非等温条件下的数据预测等温固化行为.非模型拟合法则通过计算活化能与固化度的对应关系研究固化行为,可以避免模型及模型参数选择不当造成的误差,并且等温和非等温条件下拟合得到的动力学参数基本一致,可由非等温数据预测等温固化行为.准确的动力学方程可为优化固化工艺、提高固化产物性能提供理论基础.
关键词:
环氧树脂
,
固化反应
,
动力学
,
DSC
张竞
,
王洪亮
,
叶瑞
,
汤继俊
,
张娇霞
高分子材料科学与工程
先用改进的水热法,经超声剥离制备氧化石墨烯(GO),并采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂基体(EP)中;再用超声分散及热催化反应的方法将羟基化多壁碳纳米管(MWCNTs)分散到甲基六氢苯酐(MHHPA)中,然后将GO/EP复合材料与MWCNTs/MHHPA混合制得GO-MWCNTs/EP复合材料.利用扫描电镜对该复合材料断面形貌进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析测试.结果表明,复合材料的力学性能和热稳定性较纯环氧明显提高.当GO加入量为0.1％,MWCNTs含量为0.4％时,材料的冲击强度最高,强度值为84.22 kJ/m2,提高了137％;拉伸强度提高了48.4％;断裂伸长率增加了97.9％.表明GO-MWCNTs对环氧树脂具有协同增强、增韧的协同效应.
关键词:
水热法
,
氧化石墨烯
,
环氧树脂
,
复合材料
,
力学性能
,
多壁碳纳米管
张竞
,
蒋英
,
王晓东
,
黄培
高分子材料科学与工程
采用模型拟合法对环氧树脂固化特性进行模拟和预测时,因涉及机理假设和参数的选取,所以在处理复杂反应时具有一定的局限性.文中采用非模型拟合法中的非线性Vyazovkin(NLV)法对一种高韧性低收缩环氧树脂体系固化动力学进行研究.通过拟合活化能与固化度的关系表明:等温条件下该体系经历了三个截然不同的阶段;非等温条件下,由于温度变化的影响,各阶段活化能的变化是多种因素共同作用的结果.使用NLV法对该体系的等温固化数据进行预测,预测数据与DSC实验数据基本吻合.NLV法在150℃～180℃的固化温度下能较好地描述该体系的等温固化反应过程.
关键词:
环氧树脂
,
固化反应
,
动力学
,
非模型拟合法
,
非线性Vyazovkin法
张竞
,
李全步
,
蒋英
,
王晓东
,
黄培
高分子材料科学与工程
采用非等温DSC法对一种高韧性低收缩环氧树脂体系(E-51/E-20/DAMI)固化动力学进行了研究.分别通过,n级反应模型法和自催化模型法得到了固化反应动力学方程.结果表明,n级反应方程与实验值差别较大;而采用Malek判据判别该固化反应按自催化反应机理进行,并通过"单点非模型"拟合法求解动力学参数,模型计算曲线与DSC实验曲线基本吻合.但由于动力学控制和扩散控制竞争关系的改变,随升温速率的提高,实验曲线逐渐偏离模型曲线,体系的总放热焓变小.所确立的模型在5K/min～25 K/min的升温速率下能较好地描述E-51/E-20/DAMI体系的固化反应过程.
关键词:
环氧树脂
,
固化反应
,
动力学
,
非等温
,
差示扫描量热法
蒋英
,
阙正波
,
张竞
,
黄培
绝缘材料
doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2009.02.015
利用FT-IR测定了NaOH溶液处理聚酰亚胺薄膜表面水解过程.结果表明,聚酰亚胺在NaOH溶液中形成带有钠离子的高聚物,经盐酸溶液酸化,转变成聚酰胺酸;在水解初始阶段,聚酰亚胺薄膜表面完全与NaOH溶液充分接触,水解反应较快,随着反应时间的延长,聚酰亚胺薄膜表面附着一层聚酰胺酸,反应较慢;水解过程分为初期快速阶段和后期慢速阶段;采用两步、一级反应动力学模型研究薄膜水解程度并得出相关的动力学参数.
关键词:
聚酰亚胺薄膜
,
水解
,
动力学
,
FT-IR
徐亚晨
,
张竞
,
王晓东
,
黄培
高分子材料科学与工程
对于环氧树脂等温固化研究一般集中于固化温度高于体系完全固化的玻璃化温度,文中在固化温度低于体系完全固化的玻璃化温度的条件下,对一种高韧性低收缩环氧树脂体系的等温固化行为进行研究,对试样先进行等温固化再进行非等温差示扫描量热(DSC)分析,可以在DSC曲线上观察到一吸热峰,标志体系开始发生玻璃化转变并进入结构松弛阶段.通过分析DSC数据得到体系各固化时间的固化度和玻璃化温度,并且用Kamal方程对实验数据进行拟合,结果表明体系的玻璃化时间与进入扩散控制的时间相一致,从而可以通过玻璃化时间来判断体系控制步骤的变化.
关键词:
环氧树脂
,
等温DSC
,
玻璃化温度
,
玻璃化时间
,
扩散控制
蒋英
,
阙正波
,
张竞
,
周鹏来
,
黄培
高分子材料科学与工程
采用双氰胺(DICY)、间苯二胺(m-PDA)、长链柔性二胺(DAMI)固化双酚A型环氧树脂(E-51),制备了三种环氧胶粘剂,分别考察了三种固化剂对挠性覆铜板剥离强度的影响.根据差示扫描量热仪(DSC)曲线,通过T-β外推法得到了各固化剂固化环氧胶粘荆的固化工艺.采用扫描电子显微镜(SEM)考察其不同的破坏形式.结果表明,采用双氰胺固化的环氧胶粘剂粘接的挠性覆铜板,剥离后聚酰亚胺薄膜、铜箔表面都留有大量的胶粘剂,此破坏形式属于内聚破坏.同时双氰胺固化的环氧胶粘剂剥离强度最高,粘接强度迭到0.74 N/mm,符合日本JPAC行业标准.
关键词:
环氧胶粘剂
,
固化剂
,
粘接强度
,
挠性覆铜板
张竞
,
王洪亮
,
叶瑞
高分子材料科学与工程
以膨胀石墨(100 mesh)为原料,采用改进的水热法,经超声剥离制备了氧化石墨烯(GO).通过X射线衍射、原子力显微镜及傅里叶变换红外光谱对GO结构进行表征,进而采用两相萃取法将制得的GO萃取到环氧树脂(EP)基体中.利用X射线衍射、扫描电镜等对GO/EP复合材料的断面形貌及GO在树脂中的分散状况进行表征,并进行了力学性能测试及动态力学分析.结果表明,GO厚度约为1.4 nm,复合材料的力学性能较纯环氧明显提高,GO的加入使环氧树脂冲击断面转变为塑性断裂.当GO加入量为0.25％(质量分数)时,材料的冲击强度最高,强度值为55.17kJ/m2,提高了115％;拉伸强度提高了18％;断裂伸长率增加了78％.经动态力学分析可推断,GO的加入增强了其与环氧树脂间的界面粘接性,同时影响到环氧树脂聚合网络的形成.改性后的环氧树脂韧性大幅度增加.
关键词:
水热法
,
氧化石墨烯
,
环氧树脂
,
复合材料
,
力学性能
